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¿RESISTENCIA EN UN LAZO DE CONTROL?

Muchas veces se me ha preguntado el porqué de utilizar un resistor dentro del lazo de control de una variable de proceso. A partir de esta inquietud se derivan otros aspectos que son relevantes dentro del óptimo funcionamiento de la estructura de control. En esta oportunidad vengo a explicar un poco sobre dicha inquietdud.

¿Para que sirve un resistor dentro de un lazo de control?

Por lo general los instrumentos de campo son alimentados con una fuente de corriente contínua cuyo valor normalizado es de 24V DC. En la mayoria de los casos los instrumentos de campo tienen inmersos una impedancia adaptada a los valores de la fuente de alimentación; en otros, el resistor se puede colocar y retirar debido a la misma configuración del fabricante.  Este resistor normalmente tiene un valor de 250 ohm.

Un poco de números

Cuando un instrumento de campo, en particular un transmisor, detecta un cambio en la variable de proceso que está midiento a traves del sensor conectado a él, de manera consecuente envia una señal análoga (en miliamperios) hacia el sistema de control. Normalmente los dispositivos de control utilizan una señal de voltaje en su conversor análogo digital (ADC) para realizar los procesos de escalización y normalización dentro de su estrategia de control. En estonces cuando la función del resistor empieza a relucir, ya que el dispositivo de control se conecta en paralelo a este resistor para tomar dichos valores de voltaje (o incluye la resistencia e internamente hace ese proceso), obteniendo los siguientes resultados:

  • Si el instrumento detecta que su PV se encuentra al 0% de su campo de medida, la cantidad de corriente a enviar por el lazo será de 4 mA, entonces el voltaje que debe llegar al dispositivo de control a traves del resistor de 250 ohm es 1V DC.
  • Si el instrumento detecta que su PV se encuentra al 25% de su campo de medida, la cantida de corriente a enviar por el lazo será de 8 mA, entonces el voltaje que debe llegar al dispositivo de control a traves del resistor de 250 ohm es 2V DC.
  • Si ahora la PV se encuentra al 50% de su rango, la cantidad de corriente a enviar por el lazo será de 12 mA, entonces el voltaje que debe llegar al dispositivo de control a traves del resistor de 250 ohm es 3V DC.
  • Luego, la PV se encuentra al 75% de su rango, entonces la cantidad de corriente a enviar por el lazo será de 16 mA, que para este caso el voltaje que debe llegar al dispositivo de control a traves del resistor de 250 ohm es 4V DC.
  • Cuando la PV se encuentra al 100% de su campo de medida, la cantida de corriente a enviar por el lazo será de 20 mA, en este caso el voltaje que debe llegar al dispositivo de control a traves del resistor de 250 ohm es 5V DC.

Con estos valores el sistema de control puede trabajar cómodamente y realizar su proceso de control según la estrategia planteada. Cabe anotar que hay casos en los que el sistema de control utiliza señales de 0 10 V DC, motivo por el cual se puede sustituir el valor del resistor de 250 ohm a 500 ohm, garantizando todo el campo de medida en el ADC del dispositivo controlador en cuestión.

Una Anécdota

Puedo resaltar el caso de un cliente que solicitó la verificación de un medidor de flujo, el arrojaba un valor de 2,99 mA al 0% y de 15,93 mA al 100% de la variable, usando el modo simulación de dicho instrumento. En conjunto con el cliente, se hizo la revisión del conexionado del instrumento hacia el dispositivo de control (en este caso un PLC) y se evidenció que se encontraba en óptimas condiciones y realizado con base a las recomendaciones del fabricante. Se procedió a verificar el procedimiento en modo simulación y se evidenció que la causa de la variación de los valores de corriente (y por ende de voltaje hacia el PLC) se debía a que dentro del lazo de control había conectado otro resistor en paralelo al lazo, haciendo que la corriente se dividiera y no enviara el valor adecuado al dispositivo controlador.  Retirado este elemento, el dispositivo empezó a funcionar correctamente. Luego de ello se realizó prueba del lazo en cuestión utilizando un resistor de 270 ohm con una fuente de alimentación de 25V proveniente del medidor de flujo, como se observa en la siguiente imagen.

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FT, resistor, voltimetro y amperímetro en lazo abierto.

Los resultados obtenidos luego de retirar la resistencia adicional son los siguientes:

PORCENTAJE mA TEORICO mA OBTENIDO V OBTENIDO %ERROR mA
0% 4mA 3,98mA 1,1V 0,5%
25% 8mA 7,98mA 2,1V 0,25%
50% 12mA 11,98mA 3,2V 0,17%
75% 16mA 15,97mA 4,3V 0,19%
100% 20mA 19,95mA 5,4V 0,25%

Al final, el cliente quedó satisfecho de la asesoria y acompañamiento realizado, y recomendó a INSTRUMENTOS & AUTÓMATAS para próximos proyectos.